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SR2+和Zr4+掺杂的Batio3巨大介电常数超材料的增强的介电特性
摘要。Batio 3是钙钛矿结构的最重要功能材料之一，广泛用于电子工业中。但是，Batio 3的介电介电常数仍然相对较低，这极大地限制了其在具有巨大介电介电常数的超材料中的实际应用。在这项工作中，（Ba 100 x Sr X）（Ti 100 Y Zr Y）O 3复合陶瓷是通过实心烧结方法制造的。令人惊讶的是，（ba 100 x Sr x）（ti 100 y zr y）o 3复合陶瓷材料的介电性能分别依赖于A位置和B位置的Sr 2+和Zr 4+的占用。因此，通过调整SRTIO 3和BAZRO 3的掺杂量，介电介电常数为28287（65°C，1 kHz），以及在（ba 90 sr 10）（ba 90 sr 10）中的高分子分解强度为84.47 kV/cm，是在214％的范围内，是214％的13％and 13％，是214％的13％。 （BA 99 SR 1）（Ti 99 Zr 1）O 3复合陶瓷。此外，通过有限的元素模拟确定了介电介电常数显着增加的原因，并探索了复合陶瓷材料的分解机制。这项工作提供了一种构建高介电介电常数复合陶瓷的简便方法，即（BA 100 X SR X）（Ti 100 Y Zr Y）O 3复合陶瓷在电子和静电储能存储电容器方面具有广泛的应用前景。
GERVASI HERRANZ 的实验室
GERVASI HERRANZ 多功能氧化物和复合结构实验室，巴塞罗那材料科学研究所 ICMAB-CSIC，UAB 校区，E-08193 Bellaterra，加泰罗尼亚，电话：+34 93 580 18 53（分机 357）传真：+34 93 580 57 29；gherranz@icmab.cat 我是一名凝聚态物理学家，在巴塞罗那材料科学研究所 (ICMAB) 从事材料科学、量子传输和纳米光子学研究，该研究所隶属于西班牙国家研究委员会 (CSIC)。我于 2008 年获得现职，最近晋升为 CSIC 科学研究员。加入 CSIC 之前，我曾在 Unité Mixte Physique-CNRS Thalès 担任了四年（2004-2008 年）的博士后，在 Albert Fert 教授（2007 年诺贝尔物理学奖获得者）的指导下从事自旋电子学研究。我的研究。过渡金属氧化物是一类强关联系统，其潜力促使我的研究寻找电子学和光子学领域的基础发现和应用途径。这些材料以其丰富多样的物理特性而著称，这些特性来自于不同能量尺度的微妙平衡。这使得它们特别容易受到外界扰动的影响，从而引起不同电子相（磁性、铁电性或超导性）之间的转变。沿着这些思路，我的科学活动导致了与 LaAlO 3 /SrTiO 3 界面处氧化物量子阱（QW）中的量子传输相关的基础发现。这涉及到对这些 QW 的基本理解（PRL 2007、Nat. Mater. 2008、PRL 2017）以及在非常规晶体取向上对这些 QW 的开创性发现（Sci. Rep. 2012、PRL 2014）。这些意想不到的 QW 导致了与低维超导和 Rashba 自旋轨道耦合（Nat. Comms. 2015、Nat. Mater. 2019）相关的进一步发现以及不寻常的光传输（PRL 2020）的发现。我致力于深入了解许多其他氧化物，并与其他团队合作，例如，对 SrTiO 3 表面 QW 的子带结构（Nature 2011）或某些锰氧化物中的拓扑霍尔效应（Nat. Phys. 2019）的基本知识做出了贡献。与此同时，我的好奇心也一直伴随着对光与物质相互作用的研究，特别是在光子和等离子体晶体中（ACS Nano 2011、Nanoscale 2012、Opt. Express 2018）。我对这个领域的兴趣促使我对锰氧化物中极化子动态传输的理解做出了重要贡献（PRB 2009、PRB 2014），这导致了自旋相关极化子传输的发现（PRL 2016）。与这个领域相关的发现是我提出锰氧化物作为量子计算潜在材料的基础，本项目概述了这一观点。我的活动。在过去的 10 年里，我指导了七篇博士论文，还有一篇目前正在指导中。在同一时期，我指导过两名博士后（一名在 2011-11 年，一名在 2017-2020 年担任 MSCA-IF 研究员）。自 2009 年以来，我发表了 20 多次受邀演讲（包括 2009 年和 2015 年 APS 三月会议、2013 年 MRS 春季会议、2018 年 E-MRS 秋季会议、2010 年和 2019 年 SPIE 光子学会议、2012 年 MMM-Intermag 会议、2019 年和 2020 年 META 会议）和 60 多次口头交流。我是光子学（Royal Soc. Of Chem. 编辑，2013 年，ISBN：978-1-84973-653-4）和 2DEG（《氧化物自旋电子学》，Pan Stanford Publishing，2019 年，ISBN 9814774995）领域的两本书章节的合著者。我曾组织过 MRS 春季和 EMRS 研讨会（MRS 春季 2011 和 2013 以及 E-MRS 春季 2015），并参与组织了 2011 年国际氧化物电子学校（法国卡尔热斯）。我曾在以下学校授课
八面体旋转和缺陷驱动的金属度（...
多功能材料已被确定为开发低功耗技术的关键组成部分。在这方面，过渡金属氧化物已成为理论和实验研究的新焦点，因为它们具有可调的铁电性、磁性、巨磁电阻、多铁性和超导性，这些特性源于结构、电子和磁相关性的微妙相互作用 [1, 2]。如果异质结构中的至少一种组成化合物是过渡金属氧化物钙钛矿，也可以赋予其新功能。[3–6] 在宽带隙绝缘体 LaAlO 3 和 SrTiO 3 (STO) 的界面附近证实了二维金属态 (2DES)，它还具有超导性 [7–9] 和大范围可调的 Rashba 自旋轨道耦合 [10]，为自旋电子学创造了良好的机会 [11, 12]。此外，对几种ATiO 3 钙钛矿（A=Sr、Ba、Ca）和KTaO 3 的裸露或封盖表面的ARPES测量发现了受限的2DES[13–15]；对于STO，提出了磁性迹象，并做出了拓扑状态的理论预测[16–18]。对于先验非极性材料，例如STO和CaTiO 3 (CTO)，实验证据表明位于表面附近的氧空位提供了形成金属态的导带载流子[19–22]。块体CTO是绝缘体，带隙为3.5 eV[23]。低于1300 K，氧八面体的大角度旋转和倾斜迫使CTO变为正交结构[24]，具有旋转角（φ=9°）和倾斜角（θ=12°）[25]。缺氧的 UHV 清洁 (001) 表面的 ARPES [21, 22] 光谱揭示了低于费米能级 EF 约 1.3 eV 的带内态和三个占据能带，构成 2DES。第一和第三个能带在布里渊区 (BZ) 中心 Γ 附近具有主导的 d xy 特征。第二个能带为
1 钙钛矿简介
钙钛矿是指一种晶体结构，并扩展到所有具有相同结构的材料，尽管它可能表现出非常不同的性质和性能。最初，钙钛矿仅表示具有 ABO 3 化学计量学晶体学家族的金属氧化物矿物。钙钛矿的起源可以追溯到 1839 年德国矿物学家古斯塔夫·罗斯在乌拉尔山脉发现富含绿泥石的矽卡岩。在这种矿物中发现了 CaTiO 3 成分，并以著名的俄罗斯地质学会主席列夫·A·佩罗夫斯基伯爵 (1792–1856) 的名字命名。此后，许多具有钙钛矿结构的金属氧化物，如 BaTiO 3 、PbTiO 3 和 SrTiO 3 ，得到了广泛的研究。许多氧化物钙钛矿被发现表现出铁电或压电特性 [1–3]。氧化物钙钛矿发现50多年后，Wells合成了一系列通式为CsPbX 3 (X=Cl, Br, I)的铅卤化物[4]。这些金属卤化物后来被证明具有钙钛矿结构ABX 3 ，其在高温下为立方结构，在低温下由四方畸变结构转变而来。CsPbX 3 的可调光电导性引起了电子性质研究的广泛关注，也催生了有机分子加成的思路[5, 6]。Weber发现有机阳离子甲铵 (CH 3 NH 3 + ) 取代Cs +形成CH 3 NH 3 MX 3 (M=Pb, Sn, X=I, Br)，发表了第一份有机铅卤化物钙钛矿的晶体学研究[7, 8]。 20 世纪末，Mitzi 等人合成了大量有机-无机卤化物钙钛矿。[9–11]。有机分子（例如小分子和大分子有机阳离子）为卤化物钙钛矿注入了新的活力，使其在光电、光伏、铁磁和反铁磁以及非线性光学领域具有更多样化的结构和物理特性。除了灵活的组件和多功能功能外，低形成能使卤化物钙钛矿易于
混合非均匀材料中铁电性的光诱导控制......
铁电体 (FE) 具有自发和可切换的电极化，不仅在基础科学领域，而且在器件应用领域都具有重要意义。传统的铁电性，例如钙钛矿氧化物 BaTiO 3 中的铁电性，归因于 Ti d 0 和氧 p 态之间的 pd 杂化，其中长程库仑力优于短程排斥力 [1]。结果，BaTiO 3 中 Ti 偏心位移被诱导，从而破坏了中心对称性。在钙钛矿超晶格如ABO3/A'BO3和层状钙钛矿（ABO3）2（AO）[2-4]中发现的“混合不当”铁电性具有不同的起源，它源于A位上的极性模式与BO6八面体的两个非极性倾斜模式之间的三线性耦合。该机制更多地依赖于晶格的几何形状（即不同层上A阳离子的反极性位移之间的非完全补偿），而不是像传统FE那样依赖于静电力[5，6]。已经提出了不同的方法来操纵铁电性。施加在薄膜上的应变可以影响BaTiO3的电极化，也可以使量子顺电的SrTiO3变为铁电体，甚至提高其转变温度[7，8]。电荷掺杂已被证明是调节铁电性和创造新相的另一种有效方式。在传统铁电材料如 LiNbO 3 和 BaTiO 3 中，可以通过增加掺杂载流子的数量来抑制铁电位移 [9–12]。而在层状钙钛矿的三线性 Ruddlesden-Popper 相中，最近的一项研究表明，在 A 3 Sn 2 O 7 中静电掺杂会导致八面体旋转增加 [13]，从而增强极化。由于载流子可以屏蔽长程相互作用并倾向于保持中心对称性，因此铁电性与金属性共存是违反直觉的。这种不寻常的共存直到 2013 年才被发现，当时 LiOsO 3 被认定为第一个“极性金属” [14] − 比它的理论预测晚了六十年 [15]。最近的研究表明，二维拓扑半金属WTe 2 也表现出可切换的极化[16]。
Nafeas，生命，FESE和FESE和
摘要：已经提出了许多基于铁的超导体的理论模型，但是通常缺少基于模型的TC计算。We have chosen two models of iron-based superconductors in the literature and then compute the Tc values accordingly: Recently two models have been announced which suggest that superconducting electron concentration involved in the pairing mechanism of iron-based superconductors may have been underestimated, and that the antiferromagnetism and the induced xy potential may even have a dramatic amplification effect on electron-phonon coupling.我们使用散装FESE，生命值和Nafeas数据根据这些模型来计算TC，并测试合并模型是否可以预测纳米结构的FESE单层的超导过渡温度（T C）。为了证实文献中最近宣布的XY电位，我们创建了一个两通道模型，将电子的动力学分别叠加到上下四面体平面。我们的两通道模型的结果支持文献数据。虽然科学家仍在寻找可以描述所有基于铁的超导体的配对机制的通用DFT功能，但我们基于ARPES数据，以提出DFT功能的经验组合，以修改在超导状态中电子 - phonon散射矩阵的经验组合，以确保所有基于铁基于铁的超级超级超级超级电体的超级导向，均在计算中均包含了Inccumcation inccumigation in Concuctivation in Concuctivation in Concuctivation in Concuctivation in Concuctivation in Concutivection in Concutivection中。关键字：基于铁的超导性我们的计算模型考虑了抗磁磁性的这种放大效果以及对电子散射矩阵的校正以及分层结构的异常软平面晶格振动，这使我们能够计算出对压力的合理性，从而可以计算出对寿命，NAFEAS和FESE的理论值得良好的实验。更重要的是，通过考虑FESE单层与其SRTIO 3底物之间的界面效应，作为附加的增益因子，我们计算出的T C值高达91 K高，并提供了证据，证据表明，在T c范围内，最近在此类单层中观察到的强t c值可以从ARPES范围内的电子中造成100 k的贡献。
对称结构卷积神经网络
钛酸盐，SRTIO 3（STO）表现出独特而令人困惑的电子和结构特性，这些特性在过去50年中激发了其广泛的研究[1-4]。STO的介电常数是偶然的，在低温下几乎在没有铁电性发作的情况下以量子隐式性的方式发作[5]。薄膜中的应变或交互作用可以稳定铁电性[6，7]。电子掺杂的STO还以记录 - 低载体浓度n> 〜3×10 17 cm-3表现出超导性（SC），对应于小于2 MeV的费米能[5，8]。实验表明s波参数的s波符号[9，10]。此外，与Sto中与量子副型相关的大晶格波动暗示了SC的常规声子机理。但是，Sto中的SC不能用Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）理论的通常的Migdal-EliAshberg扩展，这依赖于由弱化的拉力响应介导的电子吸引力[11，12]，因为STO中的Fermi Energy与Phonon中的Fermi Energy相比是可比的。临界温度t c对掺杂的圆顶样依赖性与高温超导体（HTSC）相似，尽管最大t c = 0。4 K [15，16]。 此外，隧道调查表明多波段SC，类似于一些非惯性的超导体，例如鲜明an和pnicties [17]。 尤其是同时发生的铁电扭曲是在Sto [23]中增强SC还是抑制它[19，24]。4 K [15，16]。此外，隧道调查表明多波段SC，类似于一些非惯性的超导体，例如鲜明an和pnicties [17]。尤其是同时发生的铁电扭曲是在Sto [23]中增强SC还是抑制它[19，24]。各种提出的机制包括远距离电子音波相互作用[18]，软骨模式[19]，Intervalley Phonons [20]和量子频道波动[21，22]，但Sto中SC的机理仍在争论中。在这里，我们对传统带中的Bloch状态进行了紧密结合分析，该分析可能会阐明STO及其Het-腐蚀性的令人困惑的电子特性。在下一部分中，我们表明，在微不足道的自旋轨道耦合（SOC）的极限中，源自Ti的三个T 2 g轨道的下带是高度各向异性的。在第三节中，我们表明，在传统带的底部，这些状态被SOC混合到Kramers Doublet中，总矩j = 5/2。< / div。在第四节中，我们利用Hubbard模型表明
在...
在二维电子系统（2DE）中发现了这种丰富行为的显着示例，该系统在带绝缘子3（LAO）和SRTIO 3（STO）之间形成的界面形成。[3]在基于氧化物的2DE中观察到了许多有趣的物理现象，包括超导性，[4]一种有趣的磁反应，[5,6]和非常规的RashBA效应。[7–9]基于该系统的不同设备已被证明，首先通过编写原子力显微镜的尖端编写结构来避免与氧化物的光刻图案相关的固有困难。[10]虽然最终克服了这些，并且证明了具有电子束光刻术的电场效应的有效制造[11] [11]在LAO/STO中实现高迁移率2DE所需的高增长温度仍需为设备制造带来挑战。[12]可以通过在室温下沉积Al层来形成2DE的演示，已经为在设备中实现基于STO的2DS的新观点开辟了新的观点。[13]最近观察到基于Al/sto 2DES的设备中非常大的旋转转换效应，突出了该系统对氧化物电子产品的潜力。[14]同样的工作还表明，2DES的Complex频段结构对于其属性和设备性能至关重要。现在，在最常见的晶体学方向上，通过角度分辨光学光谱（ARPE）对Sto裸露面的2DE的电子结构已经进行了很好的研究。[15–20]该2DE是通过引入氧气空位来形成的，这些空位是通过在UHV条件下用高能量光子的辐照在裸露表面产生的。[21]相同的机制允许在其他氧化物（如KTAO 3，SNO 2和TIO 2）中稳定表面2DES [22-26]，并且与Ar Ion bombard bombard的金属STO表面层不同。[27,28]铝在UHV裸露表面上的铝沉积以类似的方式产生了2DE。在这种情况下，由于有效的氧化还原反应而产生了氧空位，而Al膜从底物中泵入氧气，而氧气则将其氧化为绝缘Alo X。[13]，由于诱导此Al/sto 2DE仅需要很少的Al，因此表面敏感的ARPES测量也可以访问。正如预期的那样，通过两种方法获得的2DE的电子结构相似，因为两个系统都出现了氧气空位